×
20.11.2015
216.013.9271

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО ДИОКСИД УГЛЕРОДА

Вид РИД

Изобретение

№ охранного документа
0002569105
Дата охранного документа
20.11.2015
Аннотация: Изобретение относится к способу обработки отходящего газа, содержащего диоксид углерода, и используется при пуске и останове конвертера. К отходящему газу подводится углеводородсодержащий газ, и диоксид углерода отходящего газа в реакции с углеводородом, по меньшей мере, частично превращается в моноксид углерода и водород, при этом содержание диоксида углерода в отходящем газе контролируется газовым датчиком для управления подачей углеводородсодержащего газа. Углеводородсодержащий газ подают, когда содержание диоксида углерода в отходящем газе оказывается выше заранее заданного значения. Отходящий газ вместе со смесью “моноксид углерода/водород” применяется в дополнительном процессе горения. В конвертере предусмотрено регулировочное кольцо для предотвращения подсоса воздуха через неплотности. Технический результат изобретения - возможность удаления диоксида углерода из отходящего газа и использования его в горючем газе. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к способу обработки отходящего газа, содержащего диоксид углерода, согласно пункту 1 формулы изобретения.

В промышленных процессах, в частности при производстве стали, часто образуются горячие отходящие газы, которые имеют высокое содержание CO2. Это встречается, например, при эксплуатации так называемого конвертера (BOF=Basic Oxygen Furnace - кислородный конвертер). При этом горячие отходящие газы выходят с температурой примерно 1700°C. Отходящее тепло частично используется в паровом котле. Остальное тепло отбирается в испарительном охладителе. Затем отходящие газы путем фильтрации очищаются от частиц пыли. Для прохождения через фильтровальную установку температура отходящего газа не должна превышать 180°C.

Отходящий газ, скапливающийся, в частности, в конвертере, имеет на многих стадиях процесса высокое содержание диоксида углерода (CO2). Этот диоксид углерода при попадании в окружающую среду вызывает так называемый парниковый эффект.

В соответствии с этим задача изобретения состоит в том, чтобы разработать способ обработки содержащего диоксид углерода отходящего газа, посредством которого можно снизить долю диоксида углерода, попадающего в верхние слои атмосферы.

Эта задача решена способом с отличительными признаками согласно п.1 формулы изобретения.

В соответствии с предлагаемым изобретением способом обработки отходящего газа, содержащего диоксид углерода, в отходящий газ подают газ, содержащий углеводороды. Этот углеводородсодержащий газ по меньшей мере частично химически реагирует с диоксидом углерода из отходящего газа, образуя продукты реакции моноксид углерода (CO) и водород (H2). Отходящий газ, который содержит смесь моноксид углерода/водород в подходящей концентрации, применяют в дополнительном процессе горения. До этого он может при необходимости где-то временно храниться. Этот дополнительный процесс горения может, но не обязательно должен, быть неизбежным компонентом способа, в котором аккумулируется обработанный отходящий газ.

Смесь моноксид углерода/водород (далее упрощенно называемая горючим газом) в предпочтительном варианте осуществления имеет более высокую теплотворную способность, чем введенный углеводородсодержащий газ (далее называемый газом риформинга). Это, в свою очередь, означает, что реакция, идущая между газом риформинга и диоксидом углерода, является эндотермической реакцией, то есть реакцией, которая отбирает тепло из окружающей среды.

Таким образом, благодаря изобретению существенная часть экологически вредного диоксида углерода удаляется из отходящего газа и может в преобразованной форме подаваться в качестве горючего газа на следующий процесс горения. При этом тепловая энергия отходящего газа превращается в химическую энергию образованного горючего газа.

Оказалось целесообразным использовать метан в качестве углеводородсодержащего газа риформинга, в частности, в виде природного газа. При этом начинается сильно эндотермическая реакция для рекуперации диоксида углерода, которая ведет к образованию моноксида углерода и водорода.

Предпочтительно, способ согласно изобретению применяется в производстве стали, так как при получении стали часто образуется содержащий много диоксида углерода отходящий газ с высокой температурой. В частности, отходящий газ конвертера для производства стали подходит для обработки способом согласно изобретению. Конвертер в производстве стали служит для снижения содержания углерода в жидком чугуне.

В одном варианте осуществления изобретения в отходящий газ можно, помимо газа риформинга, добавлять также воду, предпочтительно в форме пара. Подвод дополнительной воды изменяет отношение моноксида углерода к водороду, что целесообразно при различных применениях в качестве горючего газа.

Так как содержание углерода в отходящем газе не в каждый момент времени процесса постоянно, отходящий газ целесообразно контролировать. В частности, введя газовый датчик, можно отслеживать содержание диоксида углерода в отходящем газе и в соответствии с этим регулировать введение газа риформинга.

Может быть также целесообразным установить на конвертере регулировочное кольцо, которое во многих обычных установках уже имеется и которое снижает подсос воздуха через неплотности, то есть нежелательного окружающего воздуха, чтобы тем самым никакая дополнительная реакция между кислородом и газом риформинга не могла иметь места.

Горючий газ может, кроме того, временно храниться в (предпочтительно) уже имеющемся газовом резервуаре. Далее, горючий газ может применяться в различных дальнейших процессах, в частности, в сталеплавильной промышленности. Он может применяться, например, для производства электроэнергии на электростанции или для образования технологического пара (при необходимости в комбинации с производством электроэнергии). Кроме того, горючий газ может использоваться для предварительного нагрева слябов, болванок и слитков в элеваторной печи или методической печи и в горелках. Это справедливо, например, для сушки и нагрева ковшей, для нагревательных участков или для распределителей в установках непрерывной разливки.

Следующие выгодные варианты осуществления и отличительные признаки изобретения подробнее поясняются на следующих фигурах.

При этом показано:

фиг. 1: схематическое изображение отдельного этапа способа при обработке отходящего газа из конвертера,

фиг. 2: блок-схема процесса изначальной обработки отходящего газа в сталеплавильной промышленности, согласно уровню техники, и

фиг. 3: блок-схема процесса согласно фиг. 2 с дополнительным риформингом отходящего газа.

Далее способ обработки отходящего газа будет пояснен, согласно фиг. 1, на примере конвертера, применяющегося при производстве стали. Конвертер 4 служит для того, чтобы удалять избыточный углерод из расплавленного чугуна. Для этого в чугун вводится кислород, и углерод, который находится в жидком чугуне, окисляется до диоксида углерода. Поэтому отходящий газ 2 конвертера 4 содержит существенную долю диоксида углерода.

Содержание диоксида углерода в отходящем газе конвертера зависит от его рабочих параметров. В зависимости от подвода кислорода и рабочей температуры содержание диоксида углерода по отношению кмоноксиду углерода в отходящем газе 2 подвержено колебаниям. Отходящий газ 2 течет в канал отходящего газа и там проверяется зондом 3 на содержание в нем диоксида углерода. Если содержание диоксида углерода выше заранее заданного порогового уровня, то по подающий линии 6 газ риформинга 5 проводится в канал 11 отходящего газа. Газ риформинга 5, в качестве которого может применяться, например, природный газ с высоким содержанием метана, по меньшей мере частично реагирует с диоксидом углерода из отходящего газа согласно следующему уравнению реакции (сухой риформинг 7, ср. фиг. 3)

CH4+CO2->2CO+2H2 ΔH=+250 кДж/моль

Эта реакция является эндотермической, на один моль отбирается 250 кДж тепловой энергии из окружающей среды, то есть из отходящего газа 2. Таким образом, тепловая энергия в результате реакции преобразуется и аккумулируется в образованном горючем газе 7 (CO+H2, называемый также синтез-газом) как химическая энергия. Таким образом, тепловая энергия превращается в химическую энергию, так как горючий газ 9, образующийся согласно уравнению 1, имеет более высокую теплотворную способность, чем использовавшийся первоначально газ риформинга (метан).

Частные значения теплоты сгорания для исходных веществ и продуктов следующие:

CH4: 55,5 МДж/кг=888 МДж/кмоль

CO: 10,1 МДж/кг=283 МДж/кмоль

H2: 143 МДж/кг=286 МДж/кмоль

Теплотворная способность смеси, состоящей из 2 молей моноксида углерода и 2 молей H2, выше теплоты сгорания одного моля CH4 (метан), из которого образуется горючий газ 7, на вышеназванную энтальпию реакции 250 кДж/моль. Повышение теплотворной способности составляет тем самым 28% от вносимой теплотворной способности метана (250 кДж/моль: 888 кДж/моль).

В зависимости от применения горючего газа 7 может иметь смысл сдвинуть отношение CO:H2 в пользу водорода. В этом случае вводят также воду (предпочтительно в форме пара) при необходимости в линию 6 подачи газа риформинга. Тем самым возможна экзотермическая реакция сдвига CO

H2O+CO->CO2+H2 ΔH=H-42 кДж/моль

вследствие чего изменяется отношение H2 к CO. Хотя из-за этого аккумулируется меньше отходящего тепла (так как здесь речь идет о экзотермической реакции), но достигается более высокое содержание H2 в горючем газе 7, что в некоторых процессах горения выгодно. Это соответствует, в частности, случаю, когда в этих процессах горения теплоперенос происходит посредством излучения, а не конвекцией. В результате сгорания H2 в отходящем газе получается повышенное содержание воды, которая благодаря ее широкому диапазону излучения благоприятствует теплопереносу.

В настоящем примере конвертера, в частности конвертера с регулировочным кольцом 13, эту конверсионную обработку отходящего газа 2 диоксидом углерода разумно использовать в двух разных технологических режимах процесса риформинга. С одной стороны, это случай так называемых фаз пуска и останова, на которых отходящий газ до сих пор никогда не использовался, так как содержание CO2 в отходящем газе слишком высокое, а содержание CO слишком низкое. В результате описанного сухого риформинга получается полезный горючий газ согласно уравнению 1 с достаточной теплотворной способностью, который еще будет описан подробнее в отношении дальнейшего хода процесса и который может храниться в газохранилище.

С другой стороны, сухой риформинг может также применяться, чтобы еще больше повысить теплотворную способность газа, обогащенного CO, который и так собирают согласно уровню техники, если этот газ с высоким содержанием горючих компонентов должен смешиваться с низкокалорийными газами с других участков сталеплавильного производства, и смесь для дальнейших процессов горения не обладает достаточной теплотворной способностью.

Применение регулировочного кольца 13 целесообразно, чтобы избежать подсоса воздуха через неплотности, что могло бы привести к сжиганию метана или природного газа, то есть газа риформинга 7, вместо осуществления описанного риформинга согласно уравнению 1. Кроме того, высокое содержание азота в воздухе привело бы к разбавлению конвертерного газа и горючего газа.

После процесса риформинга отходящий газ охлаждается в паровом котле 8, при этом там образуется пар, который в свою очередь можно использовать для производства электроэнергии.

Далее следует грубое обеспыливание 10 отходящего газа 2, который проводится дальше в испарительный охладитель 12. Этот испарительный охладитель 12 необходим, так как для следующей сухой электрофильтрации 14, на которой из отходящего газа 2 удаляется оставшаяся тонкая пыль, отходящий газ должен иметь температуру не выше 180°C. После отделения тонкой пыли отходящий газ 2 через газодувку 10 или сжигается на факельной трубе 18, или после дальнейшего охлаждения проводится в газоохладитель 20 газового резервуара 22.

Ответ на вопрос, будут ли горючие компоненты отходящего газа 2 сжигаться на факельной трубе или высококалорийный отходящий газ со смесью СО-Н2 будет храниться как горючий газ 9 в газовом резервуаре 22, зависит от содержания диоксида углерода в отходящем газе 2. Описанный риформинг отходящего газа 2 газом риформинга метаном ведет при подходящем управлении риформинга, например, с помощью датчика 3, к тому, что содержание смеси СО-Н2 в отходящем газе после фильтрации так высоко, что максимальную долю отходящего газа, соответственно моноксида углерода и водорода, можно хранить в газовом резервуаре 22 и использовать дальше как горючий газ 9. Сжигание на факеле 18 отходящего газа в результате этих мер снижено до очень малой доли в сравнении с уровнем техники.

На фиг. 2 и 3 еще раз схематически посредством блок-схемы показана разница между способом обработки отходящего газа конвертера согласно уровню техники для и описываемым здесь способом.

На фиг. 2 (способ согласно уровню техники) в самой левой части находится участок процесса, на котором образуется содержащий CO2 отходящий газ, здесь показанный на примере конвертера 4′, в котором образуется отходящий газ 2. Содержащий диоксид углерода отходящий газ 2 охлаждается в паровом котле 8′ , причем образуется пар для дальнейшего применения. За ним идет испарительный охладитель 12′ , в котором образуется отходящее тепло Q1, которое в этом случае больше не используется. Далее следует сухой электрофильтр 14′ , причем затем в зависимости от содержания диоксида углерода в отходящем газе 2 он или сжигается на факельной трубе 18′ , или хранится в газовом резервуаре 22′ для дальнейшего применения как горючий газ 9.

Способ, описываемый здесь согласно фиг. 3, отличается от способа уровня техники, представленного на фиг. 2, тем, что между конвертером 4 и парогенератором 8 протекает процесс риформинга 7 в форме сухого риформинга, при этом по подающей линии 6 в процесс подводится газ 5 риформинга, который, как описано уравнением 1, обрабатывает отходящий газ 2.

Оба способа, помимо описанного введения сухого риформинга 7, отличаются, кроме того, тем, что количество тепла Q2, отобранное в испарительном охладителе 12, меньше, чем количество тепла Q1 из испарительного охладителя 12 согласно фиг. 2, и тем, что количество m2 газа 2, который сжигается в факельной трубе 18, меньше, чем количество m1, которое сжигается в факельной трубе 18' согласно уровню техники.

Так как смесь горючего газа может повторно использоваться в подходящих установках сталеплавильного завода, производственные стадии, в которых согласно уровню техники дожигание проводится в факеле 18, уменьшаются или сокращаются. Таким образом, внутренняя энергия горючих компонентов отходящего газа вместе с образованным горючим газом используется выгодным образом с аккумуляцией отходящего тепла. Благодаря сокращению времени работы факела удлиняется время сбора газа и снижаются выбросы диоксида углерода из конвертера или через факел.


СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО ДИОКСИД УГЛЕРОДА
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО ДИОКСИД УГЛЕРОДА
СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОТХОДЯЩЕГО ГАЗА, СОДЕРЖАЩЕГО ДИОКСИД УГЛЕРОДА
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 371-380 of 1,427 items.
10.05.2015
№216.013.4a31

Система и способ для заблаговременного распознавания повреждения в подшипнике

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах. Технический результат - повышение точности оценки токов подшипников в отношении потенциального повреждения соответствующего подшипника. В системе и способе заблаговременного распознавания...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550500
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.05.2015
№216.013.4a34

Способ и система для быстрого переключения резервного источника питания в множественном источнике питания

Изобретение раскрывает способ и систему для быстрого переключения между множеством резервных источников питания. Способ содержит формирование, на основе изменяющихся характеристик разности амплитуд и разности углов фаз напряжения шины, модели ускорения для их скорости изменения; выбор...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550503
Дата охранного документа: 10.05.2015
10.05.2015
№216.013.4b1c

Способ подсоединения по меньшей мере двух электрических кабелей, а также соединительное устройство, конструктивный узел, электрическая машина и соответствующее транспортное средство

Изобретение относится к соединительному устройству (1) для подсоединения по меньшей мере двух электрических кабелей (5а, 5b, 5с) к электрической машине (2) транспортного средства, содержащему корпус (3) и по меньшей мере два контактных элемента (4а, 4b, 4с), причем в стенке (6а) корпуса по...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550735
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.05.2015
№216.013.4b69

Ускоритель и способ управления ускорителем

Изобретение относится к ускорителю для ускорения заряженных частиц. Заявленный ускоритель содержит, по меньшей мере, два последовательно установленных по ходу луча высокочастотных резонатора, с помощью которых ускоряется импульсная последовательность, содержащая несколько пучков частиц. Также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550819
Дата охранного документа: 20.05.2015
20.05.2015
№216.013.4d8a

Высоковольтный источник постоянного напряжения и ускоритель частиц

Изобретение относится к высоковольтному источнику (81) постоянного напряжения, содержащему набор конденсаторов с первым электродом (37), к которому приложен первый потенциал, с вторым электродом (39), который расположен концентрично к первому электроду и к которому приложен второй...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551364
Дата охранного документа: 20.05.2015
20.05.2015
№216.013.4db4

Рельсовое транспортное средство, снабженное кожухом фронтального сцепного устройства

Изобретение относится к железнодорожному транспорту. Рельсовое транспортное средство снабжено кожухом для фронтального сцепного устройства. Кожух образован по меньшей мере одной подвижной передней крышкой (1), которая с помощью привода может перемещаться между открытым и закрытым конечным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551406
Дата охранного документа: 20.05.2015
27.05.2015
№216.013.4dce

Камера сгорания в сборе

Камера сгорания в сборе содержит основной корпус, формируемый подающим коллектором с системой подачи топлива и топливными форсунками, продолжающимися от подающего коллектора и снабжаемыми топливом посредством системы подачи топлива подающего коллектора. Подающий коллектор имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551436
Дата охранного документа: 27.05.2015
27.05.2015
№216.013.4de8

Горелка предварительного смешения

Изобретение относится к области энергетики. Горелка предварительного смешения (1) с каналом подвода воздуха (21) по меньшей мере одним каналом подачи пилотного газа (23), который содержит по меньшей мере одну направленную к каналу подвода воздуха (21) стенку канала (39) и один входящий в канал...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551462
Дата охранного документа: 27.05.2015
27.05.2015
№216.013.4e18

Способ удаления вредных веществ из диоксида углерода и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к способу отделения вредных веществ из газового потока и касается способа удаления вредных веществ из диоксида углерода и устройства для его осуществления. Способ отделения вредного вещества из газовой смеси, которая, в основном, содержит диоксид углерода СО, а...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551510
Дата охранного документа: 27.05.2015
27.05.2015
№216.013.4f43

Способы и устройства для обработки расширенного элемента прокси информации

Изобретение относится к способам и устройствам для обработки расширенного элемента прокси информации. Технический результат заключается в повышении скорости передачи данных в сети. Способ содержит: обнаружение изменения в соединении внешней станции (E1) с прокси сетевым шлюзом (G1);...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002551809
Дата охранного документа: 27.05.2015
Showing 371-380 of 946 items.
10.04.2015
№216.013.3d85

Способ функционирования процессора в среде реального времени

Изобретение относится к способу функционирования процессора в среде реального времени. Техническим результатом является понижение потребления энергии. В способе процессор после обработки события реального времени переключается из рабочего состояния в состояние покоя. При предстоящем наступлении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547237
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3dfa

Охлаждение конструктивного элемента газовой турбины, выполненного в виде диска ротора или лопатки турбины

Изобретение касается конструктивного элемента газовой турбины, например лопатки турбины или диска ротора. Конструктивный элемент газовой турбины снабжен по меньшей мере одним оканчивающимся на неструктурированной поверхности каналом для направления охлаждающего средства. В поверхности рядом с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547354
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3e3e

Резервуар с силовым замыканием

Изобретение относится к области устройств для отведения воды. Устройство содержит резервуар с силовым замыканием с цилиндром для самотека воды, имеющим впускное отверстие и выпускное отверстие. Впускное отверстие образует водосливной порог. Внутри цилиндра установлен соединенный с поплавком...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547422
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.3fca

Система передачи энергии

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - уменьшение перегрузки локальных сетей. Система (10) передачи энергии имеет по меньшей мере одно устройство (60) управления нагрузкой, которое опосредованно или непосредственно соединено с по меньшей мере, соответственно, одним...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547818
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.4042

Электроприводное устройство летательного аппарата (варианты)

Изобретение относится к области авиации, в частности к электроприводам винтов летательных аппаратов. Электропривод (1) летательного аппарата, в частности вертолета (20), по меньшей мере с одним несущим винтом (23), приводимым во вращение посредством динамоэлектрической машины (2), выполнен...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002547938
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.4099

Контроль электрической сети энергоснабжения

Использование: в области электроэнергетики. Технический результат - упрощение и повышение надежности способа при большом числе мест измерений сети энергоснабжения. Согласно способу каждое значение, измеренное с помощью векторного измерительного прибора, привязывается к опорному значению с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548025
Дата охранного документа: 10.04.2015
10.04.2015
№216.013.40a3

Искровой промежуток

Изобретение касается искрового промежутка (1) для защиты от перенапряжения. Разрядник содержит обращенные друг к другу электроды (3,4,20), имеющие по меньшей мере частично ограничивающие путь прохождения тока средства (7,16,17) для принудительного обеспечения желаемого пути прохождения тока в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548035
Дата охранного документа: 10.04.2015
20.04.2015
№216.013.411e

Способ и устройство для получения тc (резоскана, золедроновой кислоты)

Изобретение относится к способу получения Tc. Заявленный способ включает следующие стадии: получение раствора, содержащего Mo-молибдат-ионы; создание протонного луча с энергией, достаточной для того, чтобы при облучении Mo-молибдат-ионов индуцировать ядерную реакцию Mo(p,2n)Tc; облучение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548168
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.4122

Ротор для электрической машины

Изобретение касается ротора для электрической машины, возбуждаемой постоянными магнитами, в частности для электрической машины большой мощности. Технический результат заключается в повышении надёжности крепления магнитов на корпусе ротора без применения винтовых соединений. Ротор имеет...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548172
Дата охранного документа: 20.04.2015
20.04.2015
№216.013.415f

Способ диагностирования склонности камеры сгорания к гудению и способ управления газовой турбиной

Способ диагностирования склонности камеры сгорания к гудению в рабочем состоянии, включающий следующие этапы: эксплуатацию камеры сгорания в рабочем состоянии; регистрацию термоакустической величины газового объема камеры сгорания и/или величины колебаний конструкции камеры сгорания в рабочем...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548233
Дата охранного документа: 20.04.2015
+ добавить свой РИД